南海北部天然气水合物远景区末次冰期以来底栖有孔虫稳定同位素特征及其影响因素

底栖有孔虫碳同位素负偏移是地质记录中天然气水合物释放的重要证据之一.对南海北部西沙海槽和东沙陆坡等天然气水合物远景区XH-27PC和DS-4PC柱状样分别进行顶空气甲烷含量分析、有机碳含量分析、粒度分析和有孔虫氧碳同位素分析.结合碳酸盐含量及AMS 14C测年,揭示研究区末次冰期以来底栖有孔虫的稳定同位素特征.结果显示:西沙海槽BSR区沉积物中甲烷含量较低;底栖有孔虫碳同位素负偏不明显,与顶空气甲烷含量呈弱正相关(R=0.32),与有机碳含量有强负相关(R=-0.82),说明低通量甲烷不足以引起底栖有孔虫碳同位素显著偏移,在无甲烷或甲烷轻微渗漏的环境中有机碳的厌氧氧化是影响底栖有孔虫碳同位素组成的主要因素.东沙陆坡BSR区沉积物中含有大量的甲烷气体;底栖有孔虫氧同位素记录在末次冰期异常偏重,可能与天然气水合物的分解释放有关;同时可识别出多期碳同位素快速负偏事件,其成因很可能是末次冰期海平面下降导致海底沉积物的温度、压力条件发生变化,从而引发水合物甲烷失稳分解,底栖有孔虫吸收富12C的甲烷源碳致使壳体碳同位素负偏移.     

太平洋东北部水合物脊现代甲烷渗漏区有孔虫记录甲烷的碳同位素证据

俄勒冈州外海水合物脊现代甲烷渗漏区的发现，为研究甲烷对活体有孔虫生态和地球化学方面的影响提供了机会。2002年在水合物脊南部高点获取一批岩心。样品经保存和染色后用来测定Uvigerina peregrina、Cibicidoidesmckannai和Globobuliminaauriculata3个底栖有孔虫属种的活体（经染色）和死体的碳同位素（δ13C）组成。有孔虫样经光学显微镜和扫描电镜检查，未发现有成岩作用或自生碳酸盐沉淀作用的迹象。渗漏区活底栖有孔虫单体记录的乎δ13C值在-0．4％--21．2％0之间，说明受高浓度甲烷碳同位素的影响。渗漏区底栖有孔虫护C平均值（由单体样品计算）范围在-1．28％--5．64％0之间，而背景区（没有甲烷渗漏）的介于-0．81％--0．85％之间。为了解环境因素对底栖有孔虫δ13C值的影响，对细菌席和蛤床两种截然不同的甲烷渗漏环境的底栖有孔虫进行研究。细菌席区的有孔虫单体比蛤床区的具有更负的δ13C值。我们解释这种差异是食物来源或共生细菌对底栖有孔虫δ13C值影响的结果，通过溶解无机碳（DIC）作用于底栖有孔虫，使其δ13C值负偏移。对比活体和死体底栖有孔虫的δ13C值，并未发现统计上的差异。这说明自生碳酸盐沉淀作用未在观测到的同位素组成中起主导作用。然而，少量极度亏损δ13C（〈-12％）的死体底栖有孔虫确实显示了自生碳酸盐岩沉积对有孔虫δ13C值影响的潜在证据。     

三水盆地古近系下部湖相沉积的稀土元素地球化学特征及其古气候意义

通过分析三水盆地古近系下部岩心的稀土元素丰度和分布模式,并结合其它地球化学指标(Fe/Mn, Mg/Ca),重建了古近纪早期的古气候条件。岩心中稀土元素总量（∑REE）变化于7.06~230.01 μg /g之间,平均值为142.32 μg/g。接近全球平均大陆上地壳成分（UCC）,略低于北美页岩。沉积物显示轻稀土相对富集、右倾斜型、Eu中度亏损以及Ce异常不明显的稀土元素分布模式。岩心各深度处稀土元素分布模式非常相似,且与UCC的稀土元素分布模式基本一致。表明沉积物具有较为一致的物质来源和形成机理,而且源区具有大陆上地壳性质。岩心沉积时期古气候变化经历了较为干燥—温湿—温湿与干旱气候交替出现—以温湿气候条件为主的四个阶段。总体上显示明显的变湿趋势。     

南海北部陆坡ZSQD196PC柱状样末次间冰期以来的古海洋学记录：氧同位素、有孔虫和硅藻

为了解南海北部陆坡末次间冰期以来的古海洋沉积环境演化特征,对研究区ZSQD196PC柱状样有孔虫、硅藻及有孔虫氧同位素资料开展了分析。依据沉积有孔虫、硅藻主要属种的百分含量、丰度及组合特征,将有孔虫划分为3个组合,分别对应于氧同位素MIS1、2、3~4期;将硅藻划分为4个组合,大致对应于MIS1~4期。MIS1期有孔虫以暖水种占优势,Pulleniatina obliquiloculata百分含量显著升高;硅藻丰度低且以热性种占优势,其中冷期出现大量沿岸种,反映相对温暖的气候条件。MIS2~4期有孔虫以冷水种占优势,温跃层种含量相对较高;硅藻丰度高且以广布种占优势,出现沿岸种含量的升高,反映较冷的气候条件。通过对比浮游有孔虫氧同位素,分析讨论了末次盛冰期、Blling—Allerd暖期和新仙女木事件在ZSQD196PC柱状样的沉积响应,揭示了末次冰期中的气候波动。     

南海神狐海域含水合物层底栖有孔虫群落结构与同位素组成

为评价水合物甲烷对底栖有孔虫群落结构和同位素的影响,对南海北部神狐海域获取天然气水合物的钻孔BY3岩心,进行底栖有孔虫群落结构和稳定同位素分析,发现含水合物层底栖有孔虫丰度、分异度下降,群落中以内生种占绝对优势,有孔虫破碎率增加;与不含水合物层中的底栖有孔虫相比,含水合物层的底栖有孔虫碳同位素值出现较明显的负偏移。含水合物层中的Uvigerinaspp.、Cibicidesspp.和Oridorsalisspp.的δ13C平均值分别为-1.61‰、-0.79‰和-1.80‰,而在不含水合物层它们的δ13C平均值分别为-0.88‰、-0.27‰和-1.04‰;其中Uvigerinaspp.和Oridorsalisspp.的δ13C最轻值均出现在含水合物层,分别为-1.83‰和-2.29‰。这些说明底栖有孔虫在生长和埋藏过程中可能受到沉积物中甲烷水合物形成和演化的影响。     

南海北部近6 Ma以来中层水体演化的底栖有孔虫证据

本文对南海北部陆坡SH7B孔底栖有孔虫群落结构组成及壳体氧碳同位素值变化特征进行研究,旨在了解该区晚中新世以来的中层水体演化历史。利用因子和聚类分析对该钻孔128个样品中的35个底栖有孔虫优势属种的相对百分含量数据进行统计分析,识别出4个组合:Globocassidulina subglobosa-Stilostomella spp.（Gs-St）,Chilostomella mediterranensis-Globobulimina spp. (Cm-Gl),Hoglundina elegans-Pyrgo spp. (He-Py),Melonis affinis-Pyrgo spp. (Ma-Py)。晚中新世晚期至上新世早期（5.8~2.8 Ma）相对高海平面温暖期,SH7B孔底栖有孔虫为相对稳定的Gs-St组合,反映了低到中等营养物质供给的低氧水体环境。其中5.8~3.79 Ma底栖有孔虫壳体碳同位素偏负和强烈的碳酸盐溶解现象在全球其他海区均有发现,指示当时南海北部陆坡底层水体低氧环境可能受到因全球大洋环流格局变化影响的太平洋偏腐蚀性的缺氧中层水体影响。3.79~2.8 Ma底栖有孔虫丰度和喜氧类表生种含量逐渐增加,指示水体流通性趋于增强,水体氧含量稍有增加。晚上新世2.4 Ma以来,底栖有孔虫组合与氧碳同位素值波动变化频繁,反映了中等到高表层输出生产力的富氧到缺氧中层水体环境,南海北部陆坡底栖有孔虫的分布主要受陆源有机质输入量的多寡和南海中深层水体的循环状况共同控制。     

南海神狐海域MIS12期以来的碳酸盐旋回与水合物分解

对南海神狐海域水合物钻探区SH1B和SH5C等2个钻孔顶部0~39.41 m和0~23.85 m的连续沉积物开展高分辨率碳酸盐旋回研究,结合浮游有孔虫氧同位素地层学、AMS¹⁴C年代学和生物地层学进行地层划分。结果表明：SH1B孔MIS12期以来CaCO₃曲线总体上具有明显的冰期和间冰期旋回,表现为较典型的冰期低、间冰期高的“大西洋型”旋回特征,具有良好的地层意义;SH5C孔除MIS1-MIS2期外,MIS3-MIS8期的CaCO₃含量较SH1B孔的要低,冰期和间冰期旋回性较差,MIS3-MIS 4和MIS7期出现明显的低钙事件;同时,SH5C孔MIS3-MIS5期浮游有孔虫G.ruber的δ¹³C值明显负偏,平均值为-0.11‰;两孔MIS1期的沉积速率是MIS2期的近2倍,与前人的研究结果相反,为MIS2期部分地层缺失所致。SH1B孔受水合物分解影响不大,而SH5C孔受水合物分解影响明显。SH5C孔MIS2期的地层缺失事件和MIS3-MIS4、MIS7期的低钙事件以及MIS3-MIS5期δ¹³C值负偏事件主要发生在末次冰期,推测与下伏水合物分解产生的海底滑塌、海水酸化等环境效应有关。     

南海东沙海域末次冰期异常沉积事件与水合物分解

对南海东沙海域陆坡区973-3柱状样开展沉积学和年代学、有孔虫同位素和壳体B/Ca比值、碳酸钙和黄铁矿含量的分析, 发现该岩芯浮游有孔虫Globigerinoides ruber和底栖有孔虫Uvigerina peregrina的δ13C在末次冰期同时在多个层位发生负偏, 最大负偏达-2.03‰; 有孔虫δ13C负偏层位环境[CO₃2-]浓度相对偏低; 负偏层位同时出现大量黄铁矿, 最高含量达17%.在负偏层位以下沉积的碳酸盐溶解作用强烈, CaCO₃含量最低, 沉积物颜色偏深.究其成因与水合物分解关系较大.甲烷渗漏事件发生在末次冰期, 说明末次冰期的海平面下降是水合物分解的主要诱因.根据有孔虫δ13C负偏的次数和程度推断至少发生过4次甲烷渗漏, 渗漏的强度基本相当.      

南海东北部陆坡天然气水合物多期次分解的沉积地球化学响应

南海地区天然气水合物资源丰富,针对其分解方式的研究有助于资源的开采.对南海东北部天然气水合物钻探区GMGS08站位岩心沉积物开展沉积学、地球化学分析研究.结果表明:该站位自上而下分布11层含自生碳酸盐岩和双壳碎屑层(其中6层呈粥状沉积)以及2层自生碳酸盐岩灰岩层;各层自生碳酸盐岩除一个样品δ13C值稍高(-38.85×10-3)外,其他的δ13C值介于-41.36×10-3~-56.74×10-3,均低于-40.00×10-3,δ18O值介于2.94×10-3~5.37×10-3,明显偏重,表明其为天然气水合物分解的产物,形成于微生物对甲烷的缺氧氧化作用,甲烷主要源自生物成因;各层自生碳酸盐岩层中的有机质碳同位素负偏明显,最低达-82.44×10-3,可能与微生物活动有关;根据自生碳酸盐岩的分布推断该站位至少发生过6次天然气水合物分解释放,每期次自生碳酸盐岩的差异说明其甲烷通量强弱不同.      

珠江三角洲PRD05孔的高分辨率介形类记录与晚第四纪古环境重建*

对珠江三角洲西江河口附近PRD05孔（113°11′ 02″E,22°31′24″N）的岩性和介形类的高分辨率分析表明,受海平面变化和河流作用的影响,研究区晚第四纪经历了多次环境变化。26600\{a BP\}以前为河流环境,底部为河道沙砾沉积,随后水动力条件减弱,发育河漫滩沉积。26600—13400\{a BP\} 前期发育泛滥平原相沉积,后期受末次冰期的影响,本区暴露地表遭受风化剥蚀,泛滥平原相沉积的上部风化成杂色黏土。珠江口地区冰后期海侵应开始于约13400\{a BP\}。13400—9000\{a BP\}为海侵初期,本区形成沼泽相沉积。9000—4850\{a BP\}为全新世大海侵时期,本区为持续的河口海湾环境,发育以海相—半咸水型为主的介形类动物群,发生了3次小规模的海平面波动,导致水体条件发生变化,从而影响了介形类动物群的组成和丰度。最大海侵发生于7500—7140\{a BP\}之间,PRD05孔主要介形类属种的丰度在这一阶段达到全新世最大值。4850\{a BP\}以来为持续海退期,河流作用增强,本区逐渐转变为上三角洲平原环境。